專利名稱：一種自動選頻的gsm數(shù)字光纖直放站及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋及優(yōu)化領(lǐng)域，主要是一種自動選頻的GSM數(shù)字光纖直放站及其實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
隨著移動通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，直放站作為改善移動網(wǎng)信號弱區(qū)、盲區(qū)的重要設(shè)備，以其投資較少、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便靈活等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于移動通信網(wǎng)。未來的移動通信系統(tǒng)存在著多頻、多模、多體制和多標(biāo)準(zhǔn)等問題，這就限制了各種設(shè)備的互通和兼容，因此對軟件無線電技術(shù)在直放站中的應(yīng)用提出了切實需求。為了提高直放站的性價比，采用數(shù)字技術(shù)統(tǒng)一直放站的硬件平臺是一種較好的解決方案。數(shù)字光纖直放站是一種基站射頻拉遠(yuǎn)設(shè)備，它由一臺近端單機(jī)和多臺遠(yuǎn)端機(jī)組成，利用數(shù)字緩存技術(shù)和數(shù)字光傳輸技術(shù)實現(xiàn)多個遠(yuǎn)端單元的組網(wǎng)連續(xù)覆蓋；同時運用數(shù)字濾波和功率觸發(fā)技術(shù)實現(xiàn)上下行載波的降噪功能，較好地解決了模擬直放站的噪聲干擾問題。數(shù)字光纖系統(tǒng)下行鏈路近端單元通過射頻接口耦合基站扇區(qū)信號，經(jīng)雙工器、模擬變頻、模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)、數(shù)字下變頻(DDC)后進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，數(shù)字光信號通過光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端單元，遠(yuǎn)端單元經(jīng)光電轉(zhuǎn)換、數(shù)字上變頻(DUC)、數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)、模擬變頻后進(jìn)入射頻功率放大器，最后大功率射頻信號送到天饋系統(tǒng)。數(shù)字光線系統(tǒng)上行鏈路包含主集接收與分集接收兩個通道，采用與下行同樣的處理過程。數(shù)字選頻直放站的工作頻點必須與施主基站的頻點保持一致才能正常的工作，目前廣泛使用的選頻直放站的頻點修改方法是通過直放站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)以短信的方式通知每臺直放站進(jìn)行頻點修改，如果基站頻繁變更頻點進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的話，用上述方法修改選頻直放站的頻點效率非常低下，而且非常消耗人力物力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是要克服上述技術(shù)的不足，而提供一種自動選頻的GSM數(shù)字光纖直放站及其實現(xiàn)方法，特別是一種采用軟件無線電架構(gòu)的數(shù)字選頻直放站系統(tǒng)，包括數(shù)字光纖選頻直放站、數(shù)字無線選頻直放站等等，及基于數(shù)字掃頻技術(shù)的數(shù)字選頻直放站系統(tǒng)的自動選頻的方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種自動選頻的GSM數(shù)字光纖直放站， 在數(shù)字選頻直放站下行鏈路的FPGA中增加一個用于通過修改自動選頻DDC通道的工作頻點來循環(huán)遍歷所有GSM頻點的自動選頻DDC通道，自動選頻DDC通道包括數(shù)字控制振蕩器 (NC0)、數(shù)字混頻器、抽取濾波器、成型濾波器四個模塊；NCO的輸出頻率可以實時的配置， 從而修改自動選頻DDC的工作頻點來實現(xiàn)掃頻。在FPGA中增加一個頻點功率統(tǒng)計模塊，用于統(tǒng)計每個頻點的功率，成型濾波器的輸出端通過頻點功率統(tǒng)計模塊與有效頻點判斷模塊相連接，有效頻點判斷模塊用于根據(jù)每個頻點的功率的大小選擇出有效的頻點，并根據(jù)選出的有效頻點來配置選頻直放站的工作頻點。
這種自動選頻的GSM數(shù)字光纖直放站實現(xiàn)方法，在數(shù)字選頻直放站下行鏈路中增加一個自動選頻DDC通道，通過修改自動選頻DDC通道的工作頻點來循環(huán)遍歷所有的GSM 頻點，然后通過頻點功率統(tǒng)計模塊統(tǒng)計每個頻點的功率，根據(jù)每個頻點的功率的大小經(jīng)過一定的算法選擇出有效的頻點，根據(jù)選出的有效頻點來配置選頻直放站的工作頻點，使直放站正常工作。作為優(yōu)選，頻點功率統(tǒng)計模塊統(tǒng)計自動選頻DDC輸出的每個頻點的實時功率，然后把掃頻一輪的所有頻點的功率保存在FPGA的RAM中，F(xiàn)PGA根據(jù)RAM中的功率值和掃頻門限Powerjhreshold來判斷當(dāng)前這一輪哪些頻點是有效的頻點，然后通過I2Canter — Integrated Circuit)總線上報給數(shù)字板上的ARM ；數(shù)字板ARM根據(jù)FPGA上報上來的有效頻點，如果有新的頻點出現(xiàn)的情況下，就增加直放站的工作頻點，如果原先在用的頻點在超過一定的時間(有效頻點刪除時間Deletejime)沒有出現(xiàn)的情況下就刪除直放站的工作頻點ο作為優(yōu)選，頻點功率統(tǒng)計模塊，周期地統(tǒng)計自動選頻DDC的成型濾波輸出信號 200us時間內(nèi)的累加功率，選取半秒時間內(nèi)的200us的累加功率的最大值，保存在FPGA的深度為123的RAM相應(yīng)的地址1-121中，相應(yīng)的地址1-121 —個地址對應(yīng)于一個頻點。作為優(yōu)選，所述的有效頻點判斷模塊，在統(tǒng)計完一遍121個頻點的功率之后，有效頻點判斷模塊對RAM_FPGA中的值進(jìn)行掃描，選出最大值，保存該最大值和對應(yīng)的RAM_FPGA 地址，假設(shè)該地址為ADDRl，最大值為MAX_VALUE1，然后對ADDR-I、ADDR、ADDR+1地址的RAM 中寫零，如此循環(huán)選擇出MAX_VALUEx大于掃頻門限的所有頻點。作為優(yōu)選，ARM開辟一個深度為121的RAM_ARM，自動選頻DDC通道每掃一輪，ARM 查詢FPGA的有效頻點判斷模塊選擇出的有效頻點，RAM_ARM中對應(yīng)地址上的值就設(shè)置成 1440，掃頻一輪沒掃到的頻點，對應(yīng)地址上的值減去1，如果對應(yīng)地址的值被減成小于刪除門限，即1440 - Delete_Time，則值置為0 ；ARM從大到小依次選出RAM_ARM中的值大于零的對于的地址，然后換算成GSM相應(yīng)的頻點，與直放站當(dāng)前的工作頻點做比較，如果頻點變更的話，重新設(shè)置選頻直放站的工作頻點。本發(fā)明有益的效果是采用掃頻技術(shù)來選擇有效的頻點，在有新頻點出現(xiàn)的情況下能夠快速加入新頻點，而原先在用的頻點可以根據(jù)實際情況設(shè)置有效頻點刪除時間 Deletejime，來決定連續(xù)多長時間沒有出現(xiàn)的的話刪除本頻點。本發(fā)明實現(xiàn)起來非常的簡單和有效，大大的降低了選頻直放站系統(tǒng)頻點變更的難度和復(fù)雜度，對于解決同類的設(shè)計存在的技術(shù)難題具有重大的參考和現(xiàn)實意義。


圖1是數(shù)字光纖直放站系統(tǒng)示意圖； 圖2是本發(fā)明的FPGA部分實現(xiàn)框圖3是本發(fā)明的頻點功率統(tǒng)計模塊的功能示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及舉例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的舉例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限
4定本發(fā)明。本發(fā)明首先定義了下面三個參數(shù)(這三個參數(shù)的值可以由上位機(jī)OMT軟件配置)
1.自動選頻開關(guān)自動選頻開關(guān)打開的情況下，自動選頻功能開始起作用；
2.有效頻點刪除時間Deletejime當(dāng)前在用的頻點如果超過這個時間掃頻都沒有掃到的情況下則刪除這個在用的頻點。DeleteJime的范圍從014小時(0 1440分鐘)；
3.掃頻門限Powerjhreshold頻點統(tǒng)計的功率超過這個門限的話才認(rèn)為本頻點在用。這個參數(shù)要根據(jù)輸入直放站的頻點功率的大小來設(shè)置，假設(shè)輸入直放站的每個頻點功率在-10dbm左右，那么建議掃頻門限Power_Thresho 1 d設(shè)置為-25dbm左右。圖1是數(shù)字光纖直放站系統(tǒng)示意圖。該系統(tǒng)包括有近端設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備，系統(tǒng)下行鏈路近端單元通過射頻接口耦合基站扇區(qū)信號，經(jīng)雙工器、模擬變頻、模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)、 數(shù)字下變頻(DDC)后進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，數(shù)字光信號通過光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端單元，遠(yuǎn)端單元經(jīng)光電轉(zhuǎn)換、數(shù)字上變頻(DUC)、數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)、模擬變頻后進(jìn)入射頻功率放大器，最后大功率射頻信號送到天饋系統(tǒng)。數(shù)字光纖系統(tǒng)上行鏈路包含主集接收與分集接收兩個通道，采用與下行同樣的處理過程。圖2是本發(fā)明的FPGA部分實現(xiàn)框圖，由三個部分組成自動選頻DDC通道、頻點功率統(tǒng)計模塊、有效頻點判斷模塊。自動選頻DDC通道的成型濾波器我們采用matlab里面的fdatool工具來設(shè)計，設(shè)計的參數(shù)有別于GSM選頻直放站正常使用的DDC成型濾波器。假設(shè)GSM基站信道號35在使用，那么自動選頻DDC工作在33、34、35、36、37信道號的時候都能夠檢測得到35信道號的功率，濾波器的阻帶截止頻率(Fstop)設(shè)置的值為200K，是為了降低掃頻掃到臨頻和次臨頻的信號的功率，采用上述的成型濾波器，掃頻掃到臨頻和次臨頻的信號的功率分別為-IOdbc和_40dbc，能大大提高自動選頻算法的可靠性。圖2中自動選頻DDC的頻點每半秒變換一次，在GSM 121個頻點循環(huán)地掃頻(假設(shè)是GSM 900MHz頻段下行930M到954M)。待NCO配置好新頻點以后，圖2中的頻點功率統(tǒng)計模塊開始周期地統(tǒng)計自動選頻DDC的成型濾波輸出信號200us時間內(nèi)的累加功率，選取這半秒時間內(nèi)的200us的累加功率的最大值，保存在FPGA的深度為123 (地址0-122)的RAM (RAM_FPGA)相應(yīng)的地址(1-121)中，相應(yīng)的地址(1-121) —個地址對應(yīng)于一個頻點。RAM_ FPGA地址為0和122的值為零，RAM_FPGA的深度定義為為123是為了方便后面的操作。在統(tǒng)計完一遍121個頻點之后，圖2中的有效頻點判斷模塊對RAM_FPGA中的值進(jìn)行第一次掃描，選出最大值，保存該最大值和對應(yīng)的RAM_FPGA地址，假設(shè)該地址為ADDRl， 最大值為MAX_VALUE1，然后對ADDR-1, ADDR, ADDR+1地址的RAM_FPGA中寫零，因為根據(jù)GSM 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃兩個臨近的頻點是不會同時在一個載頻板上使用的，也就是假設(shè)35信道號在用的話，34、36信道號到肯定沒有在用，所以如果選出35信道號功率最大的話，那么就把34、 35,36的功率寫成零，以進(jìn)行下一個有效頻點的選擇。 如果MAX_VALUE1大于等于設(shè)置的掃頻門限PowerJhre sho Id值，則重做上面的步驟，進(jìn)行第二次掃描，得到ADDR2和MAX_VALUE2。直到MAX_VALUEx的值小于掃頻門限Powerjhreshold值，則停止掃描。如果MAX_VALUEx大于等于設(shè)置的掃頻門限Power_ Threshold值，但是已經(jīng)超過了選頻直放站的工作通道數(shù)量(現(xiàn)假設(shè)是16選頻的數(shù)字光纖直放站)，則同樣停止掃描。
每完成一輪掃描，有效頻點判斷模會得到16個的ADDR值，ADDR的值從0到121，1 到121代表相應(yīng)的GSM 121個頻點在使用中，0代表頻點不在使用。FPGA把這些ADDR的值通過I2C Qnter — Integrated Circuit)總線上報給數(shù)字板上的ARM。ARM開辟一個深度為121的RAM(RAM_ARM)，一個地址對應(yīng)于一個GSM頻點。自動選頻DDC通道每掃一輪，ARM查詢FPGA的有效頻點判斷模塊選擇出的有效頻點，則RAM_ ARM中對應(yīng)地址上的值就設(shè)置成1440，掃頻一輪沒掃到的頻點，對應(yīng)地址上的值減去1，如果對應(yīng)地址的值被減成小于刪除門限(1440 - Deletejime)，則值置為0。每經(jīng)過一輪掃頻ARM從大到小依次選出RAM_ARM中的值大于零的對應(yīng)的地址，然后換算成GSM相應(yīng)的頻點，與直放站當(dāng)前的工作頻點做比較，如果頻點變更的話，從新設(shè)置直放站的工作頻點，使直放站正常工作?？梢岳斫獾氖牵瑢Ρ绢I(lǐng)域技術(shù)人員來說，對本發(fā)明的技術(shù)方案及發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種自動選頻的GSM數(shù)字光纖直放站，其特征在于在數(shù)字選頻直放站下行鏈路的 FPGA中增加一個用于通過修改自動選頻DDC通道的工作頻點來循環(huán)遍歷所有GSM頻點的自動選頻DDC通道，自動選頻DDC通道包括數(shù)字控制振蕩器、數(shù)字混頻器、抽取濾波器、成型濾波器四個模塊；在FPGA中增加一個頻點功率統(tǒng)計模塊，用于統(tǒng)計每個頻點的功率，成型濾波器的輸出端通過頻點功率統(tǒng)計模塊與有效頻點判斷模塊相連接，有效頻點判斷模塊用于根據(jù)每個頻點的功率的大小選擇出有效的頻點，并根據(jù)選出的有效頻點來配置選頻直放站的工作頻點。
2.一種自動選頻的GSM數(shù)字光纖直放站的實現(xiàn)方法，其特征在于在數(shù)字選頻直放站下行鏈路中增加一個自動選頻DDC通道，通過修改自動選頻DDC通道的工作頻點來循環(huán)遍歷所有的GSM頻點，然后通過頻點功率統(tǒng)計模塊統(tǒng)計每個頻點的功率，根據(jù)每個頻點的功率的大小選擇出有效的頻點，根據(jù)選出的有效頻點來配置選頻直放站的工作頻點。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動選頻的GSM數(shù)字光纖直放站的實現(xiàn)方法，其特征在于 頻點功率統(tǒng)計模塊統(tǒng)計自動選頻DDC輸出的每個頻點的實時功率，然后把掃頻一輪的所有頻點的功率保存在FPGA的RAM中，F(xiàn)PGA根據(jù)RAM中的功率值和掃頻門限來判斷當(dāng)前這一輪哪些頻點是有效的頻點，然后通過I2C總線上報給數(shù)字板上的ARM ；數(shù)字板ARM根據(jù)FPGA 上報上來的有效頻點，如果有新的頻點出現(xiàn)的情況下，就增加直放站的工作頻點，如果原先在用的頻點在超過一定的時間沒有出現(xiàn)的情況下就刪除直放站的工作頻點。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的自動選頻的GSM數(shù)字光纖直放站的實現(xiàn)方法，其特征在于頻點功率統(tǒng)計模塊，周期地統(tǒng)計自動選頻DDC的成型濾波輸出信號200us時間內(nèi)的累加功率，選取半秒時間內(nèi)的200us的累加功率的最大值，保存在FPGA的深度為123的RAM相應(yīng)的地址1-121中，相應(yīng)的地址1-121 —個地址對應(yīng)于一個頻點。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的自動選頻的GSM數(shù)字光纖直放站的實現(xiàn)方法，其特征在于所述的有效頻點判斷模塊，在統(tǒng)計完一遍121個頻點的功率之后，有效頻點判斷模塊對 RAM_FPGA中的值進(jìn)行掃描，選出最大值，保存該最大值和對應(yīng)的RAM_FPGA地址，假設(shè)該地址為ADDR1，最大值為MAX_VALUE1，然后對ADDR-I、ADDR、ADDR+1地址的RAM中寫零，如此循環(huán)選擇出MAX_VALUEx大于掃頻門限的所有頻點。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的自動選頻的GSM數(shù)字光纖直放站的實現(xiàn)方法，其特征在于ARM開辟一個深度為121的RAM_ARM，自動選頻DDC通道每掃一輪，ARM查詢FPGA的有效頻點判斷模塊選擇出的有效頻點，RAM_ARM中對應(yīng)地址上的值就設(shè)置成1440，掃頻一輪沒掃到的頻點，對應(yīng)地址上的值減去1，如果對應(yīng)地址的值被減成小于刪除門限，即1440 -Delete_Time,則值置為0 ；每經(jīng)過一輪掃頻ARM從大到小依次選出RAM_ARM中的值大于零的對應(yīng)的地址，然后換算成GSM相應(yīng)的頻點，與直放站當(dāng)前的工作頻點做比較，如果頻點變更的話，重新設(shè)置選頻直放站的工作頻點。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動選頻的GSM數(shù)字光纖直放站及其實現(xiàn)方法，在數(shù)字選頻直放站下行鏈路中增加一個自動選頻DDC通道，通過修改自動選頻DDC通道的工作頻點來循環(huán)遍歷所有的GSM頻點，然后通過頻點功率統(tǒng)計模塊統(tǒng)計每個頻點的功率，根據(jù)每個頻點的功率的大小經(jīng)過一定的算法選擇出有效的頻點，根據(jù)選出的有效頻點來配置選頻直放站的工作頻點，使直放站正常工作。本發(fā)明有益的效果是采用掃頻技術(shù)來選擇有效的頻點，在有新頻點出現(xiàn)的情況下能夠快速加入新頻點，而原先在用的頻點可以根據(jù)實際情況設(shè)置有效頻點刪除時間Delete_Time，來決定連續(xù)多長時間沒有出現(xiàn)的的話刪除本頻點。本發(fā)明實現(xiàn)起來非常的簡單和有效，大大的降低了選頻直放站系統(tǒng)頻點變更的難度和復(fù)雜度，對于解決同類的設(shè)計存在的技術(shù)難題具有重大的參考和現(xiàn)實意義。
文檔編號H04W88/04GK102368867SQ201110363090
公開日2012年3月7日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者施曉, 王利強(qiáng), 王文元, 金淮東 申請人:三維通信股份有限公司